❶ 工業機器人優劣如何判斷,有哪些基本法則@《控制與傳動》雜志
隨著人口紅利逐步消失,我國已成為全球最大的工業機器人市場。根據工信部消息,到2020年,我國將形成較為完整的工業機器人產業體系,高端市場佔有率達到45%以上。目前,中國工業機器人的使用主要集中在汽車工業和電子電氣工業、弧焊機器人、點焊機器人、搬運機器人等在生產中被大量採用。
下面我們將從技術角度,談談工業機器人當前的優劣勢。
1.通用性
工業機器人可編程,支持多自由度運動,因此應用較靈活。雖然不及人類,但相對於很多工業自動化常見的專機(專為一類工業應用或一家客戶定製的機電集成方案),工業機器人還是靈活多了。工業應用改動不太大時,是可以通過機器人重新編程來滿足新的需求,而無需在硬體上再做大量投資。但相應的,它的相對不足會是效率。畢竟專機是為一個應用定製的,因此雖犧牲通用性但實現了效率優化,在產量這個客戶非常關心的指標上能完成地很好。
2.機電性能
工業機器人普遍能達到低於0.1毫米的運動精度(指重復運動到點精度),抓取重達一噸的物體,伸展也可達三四米。這樣的性能雖不一定能輕易完成蘋果手機上一些「瘋狂」的加工要求,但對絕大部分的工業應用來說,是足以圓滿完成任務。隨著機器人的性能逐漸提升,以前一些不可能的任務也變得可行起來(如激光焊接或切割,曾需要專門的高精度設備來指導激光的走向,但隨著機器人精度的提升,現在也變得可依賴機器人本身的准確運動來代替了)。但相比傳統高端設備,如高精度數控機床,激光校準設備,或特殊環境(高溫或特低溫)設備等,工業機器人尚力不能及。
3.人機合作
傳統的工業機器人是關在籠子里工作的,因為它實在危險(想像一個抓著幾十或幾百公斤的傢伙以四米每秒的速度甩著,誰也不想靠近吧)。主要原因是一般機器人,基於成本與技術的考慮,不會集成額外的感測器去感知外部的特殊情況(如突然有人觸碰),它只會「傻傻」得照著人類編好的程序日復一日的動著,除非有外部信號告訴它停止。所以常見的方案就是為機器人配備籠子,當籠子門打開時,機器人收到信號便自動暫停。對安全的考慮,自然給機器人集成帶來了很多額外的成本,籠子可能並不貴,但畢竟要為此仔細考慮產線排布,增加產線面積,改變人機合作方式等,從而影響生產效率。所以最近比較受關注的工業機器人都以能安全地和人一起工作「為榮」,如RethinkRobotics的Baxter,UniversalRobots的PR系列,以及很多傳統工業機器人巨頭(ABB,kuka,Yaskawa等)的半概念半成品的機器人。而從產業需求看來,已通過傳統工業機器人解決了對精度速度重量等自動化需求後,也的確是時候開始滿足人機安全合作了。
4.易用性
傳統機器人的工作本質就是不斷地走一個個的路徑點,同時接收或設置外圍的I/O信號(老和其他設置如夾具,輸送線等合作)。而指導機器人這么做得過程,就是機器人編程。幾乎每一家領先公司都有自家的編程語言和環境,從而需要機器人操作者參加學習培訓。當機器人適用范圍增廣後,這個成本開始顯現了。
這些廠商是有理由維護自家的編程環境的,一來工業機器人四十年前就開始規模化做了,那時還沒有什麼面向對象等現在廣為熟知普遍認同的主流先進編程理念,二來萌芽階段自家技術難免會和競爭對手不同,維護一個編程方式也無可厚非,三來因為他們的大客戶往往也是傳統的工業大客戶,如大汽車廠商,這些客戶求穩,自然不希望你機器人過幾年就趕個熱潮變換編程方式,搞得他們還得扔掉幾十年的經驗,重新花大錢培訓學習。
當然在業界,大家早已思考編程可否做的直觀簡單些,但在傳統廠家中除了一次次地概念性的展示外(如利用外骨骼,3D圖像,虛擬現實,iPhone等等),一直沒什麼商業實用進展,以至於大家再聽到「簡易編程」等關鍵詞都想吐了。
但慶幸地還是有後來者敢於挑戰,也從零開始做出成就,並成為被認可的賣點。對,說的就是RethinkRobotics和UniversalRobots!這也鮮活地論證了創新者窘境里為什麼顛覆性技術往往不會在領先企業中成功(盡管他們有足夠的資源),卻總是被後來挑戰者發揚光大。因為領先者在顛覆性技術上每走遠一步,就往往離自己的鐵飯碗遠離一步,內外部阻力都很大!
不管怎麼,機器人的易用性開始得到重視,如何能讓人不經任何(或過多)培訓,就能像玩iPhone一樣很快玩轉機器人,已經變成大廠商們開始大力投資的方向來。
5.成本
機器人的成本從小型號的幾萬RMB到大型的上百萬RMB都有。這個成本自然低於高端專業製造設備,但也可能會高於國內小集成商們拼湊出的自動化方案來。但從一直來西方工業界及近幾年國內製造業對機器人的歡迎程度看來,說明機器人自動化的經濟優勢普遍到了一個臨界點,超過了其他替代方案(人工,或專機),看來這個成本還是值得的。
其實要走傳統機器人的老路,那硬體成本降低空間不大。工業機器人基本是一個開環的運動機構,靠的就是電機和齒輪箱的高精度配合。而大部分領先廠商的這些關鍵零部件都是從日本幾家廠商那買的,(這也是國內公司自己製造的機器人,買同樣的零部件,也不會便宜多少,因為日本廠商不會為了你這點量給多少折扣)。除非中國零部件製造商能靜下心來,努力追趕上日本人的技術,從而以價格優勢打破多年來的壟斷,才能真正促進國內機器人廠商的發展。
另一個就是另闢蹊徑,追求其他技術和市場。如RethinkRobotics當時甚至考慮用塑料的齒輪箱來降低成本,而通過視覺來彌補運動精度損失,就像人的眼睛來輔助手的精微操作一樣。但畢竟不能一步登天,所以Baxter機器人暫時在精度和速度上完全無法與傳統機器人相比,但在它能處理的物料抓放的應用中,卻也足夠了。也許隨著Rethink的努力,會在硬體較差的情況下,通過軟體的智能化彌補,來達到與傳統工業機器人競爭的程度(那就是真顛覆這些傳統大廠商了)。
6.智能性
之所以將智能型放在最後一點,因為相對現在市場對機器人的主流需求(即強,快,准),它暫時還不是最迫切的。這也體現了傳統工業機器人的優勢(任勞任怨,保質保量,是個「幹活」的好手)和不足(但很「笨」,老得讓人教)。但不代表智能型不重要,相反企業已經開始做技術投資了。比如怎麼讓機器人更好的理解人的指揮意圖,相對自主的去理解並規劃任務,而不需一個點一個點得讓人告訴它怎麼走;如何讓機器人在外圍環境發生變化下(光線變暗影響圖像識別,傳送帶上物品有損壞需要特殊處理)自動適應;如何通過觸覺視覺聽覺等感知判斷零部件的裝配質量,等等。
這方面美國人做的比較好(當然他們也是避實擊虛,因為傳統工業機器人硬體上的技術和市場已基本被日本歐洲企業統治),ROSInstrial,RethinkRobotics等都在做有領先的嘗試。
7.人才匱乏
工業機器人順應時代發展,行業前景廣闊,然而,該領域人才供需失衡的矛盾正日益凸顯。一方面是機器人廠商、系統集成商以及汽車加工製造業求賢若渴,另一方面是人才供給不足,難以滿足企業用人需求。
究其原因,主要是相對近年來國內機器人產業所表現出來的爆發性發展態勢,高校、職校等培訓機構的課程設置仍然滯後,盡管一些機器人廠商提供相關培訓,卻存在品牌針對性過強,推廣力度不足、配套設施不足以及培訓網點有限等短板,難以達成系統的教學流程,尚不能與全國各地求學者的需要很好地契合,導致眾多有志投身機器人行業者求學無門。(以上內容來自中國傳動網)
❷ 請教一下,工業機器人一般如何分類
粵為機器人培訓學院解答:
①按臂部的運動形式分為四種。
直角坐標型的臂部可沿三個直角坐標移動;
圓柱坐標型的臂部可作升降、回轉和伸縮動作;
球坐標型的臂部能回轉、俯仰和伸縮;
關節型的臂部有多個轉動關節。
②按執行機構運動的控制機能,又可分點位型和連續軌跡型。
點位型只控制執行機構由一點到另一點的准確定位,適用於機床上下料、點焊和一般搬運、裝卸等作業;
連續軌跡型可控制執行機構按給定軌跡運動,適用於連續焊接和塗裝等作業。
③按程序輸入方式區分有編程輸入型和示教輸入型兩類。
編程輸入型是將計算機上已編好的作業程序文件,通過RS232串口或者乙太網等通信方式傳送到機器人控制櫃。
示教輸入型的示教方法有兩種:一種是由操作者用手動控制器(示教操縱盒),將指令信號傳給驅動系統,使執行機構按要求的動作順序和運動軌跡操演一遍;另一種是由操作者直接領動執行機構,按要求的動作順序和運動軌跡操演一遍。
❸ 工業機器人的選型辦法,如何選擇自己需要的機器人
你先得提出所需要的技術要求呀,就是一些具體的指標。
如是生產線上用的機器人,總得跟上生產節拍呀。
❹ 工業機器人的選型,需要注意的幾個特點和標准
1. 應用場合
首先,最重要的源頭是評估導入的機器人,是用於怎樣的應用場合以及什麼樣的製程。
若是應用製程需要在人工旁邊由機器協同完成,對於通常的人機混合的半自動線,特別是需要經常變換工位或移位移線的情況,以及配合新型力矩感應器的場合,協作型機器人(Cobots)應該是一個很好的選項。
如果是尋找一個緊湊型的取放(Pick & Place)料機器人,你可能想選擇一個水平關節型機器人(Scara)。
如果是尋找針對小型物件,快速取放的場合,並聯機器人(Delta)最適合這樣的需求。
2.有效負載
有效負載是,機器人在其工作空間可以攜帶的最大負荷。從例如3Kg到1300Kg不等。
如果你希望機器人完成將目標工件從一個工位搬運到另一個工位,需要注意將工件的重量以及機器人手爪的重量加總到其工作負荷。
另外特別需要注意的是機器人的負載曲線,在空間范圍的不同距離位置,實際負載能力會有差異。
3.自由度(軸數)
機器人配置的軸數直接關聯其自由度。如果是針對一個簡單的直來直去的場合,比如從一條皮帶線取放到另一條,簡單的4軸機器人就足以應對。
但是,如果應用場景在一個狹小的工作空間,且機器人手臂需要很多的扭曲和轉動,6軸或7軸機器人將是最好的選擇。
軸數一般取決於該應用場合。應當注意,在成本允許的前提下,選型多一點的軸數在靈活性方面不是問題。這樣方便後續重復利用改造機器人到另一個應用製程,能適應更多的工作任務,而不是發現軸數不夠。
機器人製造商傾向於使用各自略有不同的軸或關節命名。基本上,第一關節(J1)是最接近機器人底座的那個。接下來的關節稱為J2,J3,J4和依此類推,直到到達手腕末端。而其他的Yaskawa/Motoman公司則使用字母命名他們機器人的軸。
4.最大作動范圍
當評估目標應用場合的時候,應該了解機器人需要到達的最大距離。選擇一個機器人不是僅僅憑它的有效載荷-也需要綜合考量它到達的確切距離。每個公司都會給出相應機器人的作動范圍圖,由此可以判斷,該機器人是否適合於特定的應用。
機器人的水平運動范圍,注意機器人在近身及後方的一片非工作區域。
機器人的最大垂直高度的量測是從機器人能到達的最低點(常在機器人底座以下)到手腕可以達到的的最大高度的距離(Y)。最大水平作動距離是從機器人底座中心到手腕可以水平達到的最遠點的中心的距離(X)。
5.重復精度
同樣的,這個因素也還是取決於你的應用場合。重復精度可以被描述為機器人完成例行的工作任務每一次到達同一位置的能力。
一般在±0.05mm到±0.02mm之間,甚至更精密。例如,如果需要你的機器人組裝一個電子線路板,你可能需要一個超級精密重復精度的機器人。如果應用工序是比較粗糙,比如打包,碼垛等,工業機器人也就不需要那麼精密。
另外一方面,組裝工程的機器人精度的選型要求,也關聯組裝工程各環節尺寸和公差的傳遞和計算,比如:來料物料的定位精度,工件本身的在治具中的重復定位精度等。
這項指標從2D方面以正負』±』表示。事實上,由於機器人的運動重復點不是線性的而是在空間3D運動,該參數的實際情況可以是在公差半徑內的球形空間內任何位置。
當然,現在的配合現在的機器視覺技術的運動補償,將減低機器人對於來料精度的要求和依賴,提升整體的組裝精度。
6.速度
這個參數與每一個用戶息息相關。事實上,它取決於在該作業需要完成的Cycle Time。規格表列明了該型號機器人最大速度,但我們應該知道,考量從一個點到另一個點的加減速,實際運行的速度將在0和最大速度之間。這項參數單位通常以度/秒計。有的機器人製造商也會標注機器人的最大加速度。
7.本體重量
機器人本體重量是設計機器人單元時的一個重要因素。如果工業機器人必須安裝在一個定製的機台,甚至在導軌上,你可能需要知道它的重量來設計相應的支撐。
8.剎車和轉動慣量
基本上每個機器人製造商提供他們的機器人制動系統的信息。有些機器人對所有的軸配備剎車,其他的機器人型號不是所有的軸都配置剎車。要在工作區中確保精確和可重復的位置,需要有足夠數量的剎車。
另外一種特別情況,意外斷電發生的時候,不帶剎車的負重機器人軸不會鎖死,有造成意外的風險。
同時,某些機器人製造商也提供機器人的轉動慣量。其實,對於設計的安全性來說,這將是一個額外的保障。你可能還注意到不同軸上的適用的扭矩。例如,如果你的動作需要一定量的扭矩以正確完成工作,你需要檢查,在該軸上適用的最大扭矩是否正確的。如果選型不正確,機器人則可能由於過載而Down機。
9. 防護等級
根據機器人的使用環境,選擇達到一定的防護等級(IP等級)的標准。一些製造商提供相同的機械手針對不同的場合不同的IP防護等級的產品系列。
如果機器人在與生產食品相關的產品,醫葯、醫療器具,或易燃易爆的環境中工作時,IP等級會有所不同。
一般如, 標准:IP40,油霧:IP67,清潔ISO等級:3 。
❺ 工業機器人一般如何分類
工業機器人按執行機構運動的控制機能,可分點位型和連續軌跡型。點位型只控制執行機構由一點到另一點的准確定位,適用於機床上下料、點焊和一般搬運、裝卸等作業;連續軌跡型可控制執行機構按給定軌跡運動,適用於連續焊接和塗裝等作業。
按程序輸入方式區分有編程輸入型和示教輸入型兩類。編程輸入型是將計算機上已編好的作業程序文件,通過RS232串口或者乙太網等通信方式傳送到機器人控制櫃。
示教輸入型的示教方法有兩種:一種是由操作者用手動控制器,將指令信號傳給驅動系統,使執行機構按要求的動作順序和運動軌跡操演一遍;另一種是由操作者直接領動執行機構,按要求的動作順序和運動軌跡操演一遍。在示教過程的同時,工作程序的信息即自動存入程序存儲器中在機器人自動工作時,控制系統從程序存儲器中檢出相應信息,將指令信號傳給驅動機構,使執行機構再現示教的各種動作。
示教輸入程序的工業機器人稱為示教再現型工業機器人。具有觸覺、力覺或簡單的視覺的工業機器人,能在較為復雜的環境下工作;如具有識別功能或更進一步增加自適應、自學習功能,即成為智能型工業機器人。
移動機器人是工業機器人的一種類型,具有計算機控制,具有移動、自動導航、多感測器控制、網路交互等功能,它可廣泛應用於機械、電子、卷煙、醫療、造紙等行業的柔性搬運、傳輸等功能,同時可在車站、機場中作為運輸工具。
粵為工業機器人培訓學院解答
❻ 工業機器人的發展分哪三代,各自有什麼特點
工業機器人分哪三代不清楚,機器人減速機分哪三代我清楚。
第一代日本納博特斯克的RV構型減速機,為德國人發明的後來把專利賣給日本。
第二代斯洛伐克spinea的軸承構型減速機,歐洲生產,中國沒有工廠。
第三代中德合作上海Qibot奇步的並聯行星構型減速機,高精度重載,目前最先進。
❼ 工業機械手和工業機器人的區別
根據應用領域的不同,目前我國的機器人主要有三種,即工業機器人,服務機器人和特種機器人。
❽ 工業機器人有多少個分類
以下是工業機器人分類,請參考:
1、平面多關節機器人(SCARA robots): 在一個平面上,有兩個平行旋轉關節工作的機器人(參見下圖)。
2、多關節型機器人(Articulated robots): 有三個以上旋轉關節的機器人(參見下圖)。
3、坐標機器人(坐標、直角、線性)(Cartesian, gantry, linear robots): 沿著X、Y、Z軸線性運動的機器人(直角坐標機器人參見下圖)。
4、圓柱坐標型機器人(Cylindrical robots): 軸能夠形成圓柱坐標系的機器人。
5、並聯機器人(Parallel robots):手臂具有並行稜柱或旋轉關節的機器人(參見下圖)。
6、工廠物流機器人(AGV robots): 採用自動或人工方式裝卸貨物,按設定的路線自動行駛或牽引著載貨台車至指定地點,再用自動或人工方式裝卸貨物的機器人。
7、其他機器人(Other robots): 不屬於上述類別的機器人。